本發(fā)明屬于機(jī)械制造領(lǐng)域，具體涉及一種高溫合金螺栓的加工工藝。
背景技術(shù)：
高溫合金螺栓是一種廣泛應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域的產(chǎn)品，是高溫部位連接結(jié)構(gòu)的主要緊固件。鈷基高溫合金是高溫合金中的一種，它是以鈷作為主要成分，含有相當(dāng)數(shù)量的鎳、鉻、鎢和少量的鉬、鈮、鉭、鈦、鑭等合金元素，偶而也還含有鐵的一類合金。gh159合金是在國(guó)外多相鈷基高溫合金（mp合金）的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型高強(qiáng)度多相鈷基高溫合金。它的主要特點(diǎn)是：利用冷變形首先在面心立方基體中誘發(fā)產(chǎn)生交叉網(wǎng)狀分布的片關(guān)ε相來(lái)阻止位錯(cuò)的長(zhǎng)程運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生強(qiáng)化，再經(jīng)過(guò)時(shí)效處理析出彌散的ni3x相補(bǔ)充強(qiáng)化。該合多金具有超高強(qiáng)度、良好的塑韌性和高的應(yīng)力腐蝕抗力等綜合性能，該合金不僅可廣泛用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫緊固螺栓等零件，也可用于應(yīng)力腐蝕環(huán)境下（如海洋大氣環(huán)境）服役的飛機(jī)用超高強(qiáng)度緊固件。
鈷基高溫合金gh159螺栓在593℃以下，具有超高和強(qiáng)度（大于1400mpa）和良好的拉-拉疲勞性能，同時(shí)具有高的耐蝕性、抗縫隙腐蝕、應(yīng)力腐蝕、應(yīng)力松馳能力等特點(diǎn)。鈷基高溫合金gh159螺栓是以gh159為材料制作的螺栓，因?yàn)樾枰溆懈邚?qiáng)度的性能，在加工時(shí)，難度比較高，特別是在采用冷擠壓工藝來(lái)提高螺栓強(qiáng)度時(shí)，常常會(huì)導(dǎo)致螺栓的尺寸出現(xiàn)偏差，造成產(chǎn)品的一致性差。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明意在提供一種高溫合金螺栓的加工工藝，主要針對(duì)于鈷基高溫合金gh159螺栓，在保證螺栓的抗拉強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，減少螺栓的尺寸誤差，讓產(chǎn)品的一致性更好。
本方案中的一種高溫合金螺栓的加工工藝，包括以下步驟：
步驟一、下料：按螺栓的實(shí)際使用尺寸進(jìn)行車床下料，螺栓的加工材料選用gh159合金；
步驟二、串磨：串磨螺栓原料的外圓，使其比螺栓桿部最終的標(biāo)準(zhǔn)尺寸大0.5mm；
步驟三、潤(rùn)滑：在螺栓表面進(jìn)行鍍銅潤(rùn)滑處理；
步驟四、熱鐓：采用多攻位打頭機(jī)對(duì)螺栓進(jìn)行頭型鐓制；
步驟五、粗加工：粗車螺栓的表面；
步驟六、縮桿：用壓力機(jī)擠壓螺栓的兩端，使螺栓的桿部縮短；
步驟七、熱處理：將螺栓加熱至670℃，在此溫度下保持4.5h以上，之后在空氣中自然冷卻；
步驟八、噴砂：利用噴砂處理去除螺栓表面的氧化皮；
步驟九、精加工：按要求的尺寸規(guī)格，對(duì)螺栓進(jìn)行精細(xì)加工，使其尺寸符合要求；
步驟十、塞磨：磨螺栓的桿部，使其尺寸符合要求；
步驟十一、滾制螺紋：采用高頻加熱器對(duì)需要滾壓螺紋的部位加溫，然后滾制螺紋；
步驟十二、滾r：滾制螺栓頭與桿部結(jié)合處圓弧r；
步驟十三、檢查：檢測(cè)螺栓各部分的尺寸公差為±0.002mm；
步驟十四、探傷：對(duì)螺栓進(jìn)行滲透檢查，剔除有裂紋和夾雜的螺栓；
步驟十五、表面處理：清洗螺栓表面。
本發(fā)明的原理和有益效果：
本申請(qǐng)將加工的工藝路線進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，整個(gè)工藝較現(xiàn)在的工藝來(lái)說(shuō)，具有以下優(yōu)點(diǎn):
1、本申請(qǐng)的工藝路線安排合理，在前期就采用熱鐓的方式來(lái)進(jìn)行頭部鐓制，通過(guò)模具來(lái)固定，可以實(shí)現(xiàn)大批量的加工，既能節(jié)省原材料，又能提高加工的效率，本工藝的各個(gè)步驟間的配合，能保證了零件所有性能要求。螺栓采用熱鐓粗成型、冷擠壓縮桿、滾r工藝，能有效提高螺栓頭-桿部位的連接強(qiáng)度及螺紋收口處的桿部連接強(qiáng)度。
2、通過(guò)冷擠壓縮桿加工，大大提高了桿部連接強(qiáng)度，獲得較好的尺寸精度及表面粗糙度，提高了生產(chǎn)效率，同時(shí)減少了由機(jī)械加工多次裝夾產(chǎn)生的尺寸誤差。
3、通過(guò)熱鐓工序與機(jī)械加工、磨削工序相結(jié)合的加工方式，既保證了零件尺寸的一致性，又保證了零件質(zhì)量、性能穩(wěn)定。
進(jìn)一步，經(jīng)過(guò)熱處理后的螺栓hrc≥44，晶粒度＜5，這樣的強(qiáng)度和晶粒度能保證后續(xù)加工的穩(wěn)定性。
進(jìn)一步，所述熱鐓步驟時(shí)，所用的模具采用硬質(zhì)合金yg15制作，保證加工強(qiáng)度的情況下，使用硬質(zhì)合金yg15可有效降低生產(chǎn)成本。
進(jìn)一步，所述縮桿步驟中，壓力機(jī)的沖頭部分采用th66材料制作，在保證加工強(qiáng)度的情況下，使用th66材料可有效降低生產(chǎn)成本。
進(jìn)一步，所述熱處理步驟時(shí)，在670℃下的保持時(shí)間為5.2~7h。
進(jìn)一步，所述熱處理步驟時(shí)，在670℃下的保持時(shí)間為5.2~5.5h。
附圖說(shuō)明
圖1為本發(fā)明中的鈷基高溫合金gh159螺栓的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：
說(shuō)明書(shū)附圖中的附圖標(biāo)記包括：螺栓頭部分1、光桿部分2、縮桿部分3、螺紋部分4。
實(shí)施例1
本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N高溫合金螺栓的加工工藝，主要針對(duì)于加工鈷基高溫合金gh159螺栓，其結(jié)構(gòu)如附圖1所示，加工的具體步驟如下：
步驟一、下料：按螺栓的實(shí)際使用尺寸進(jìn)行車床下料，螺栓的加工材料選用gh159合金；
步驟二、串磨：串磨螺栓原料的外圓，使其比螺栓光桿部分2的最終標(biāo)準(zhǔn)尺寸大0.5mm；
步驟三、潤(rùn)滑：在螺栓的表面進(jìn)行鍍銅潤(rùn)滑處理；
步驟四、熱鐓：采用多攻位打頭機(jī)對(duì)螺栓進(jìn)行頭型鐓制，鐓制過(guò)程中必須首、尾件做金相檢查，檢查螺栓d頭部金屬流線及螺栓有無(wú)過(guò)燒、過(guò)熱現(xiàn)象，由于材料強(qiáng)度高，模具材料采用硬質(zhì)合金yg15制作；
步驟五、粗加工：粗車螺栓的表面；
步驟六、縮桿：采用冷擠壓的方式，用壓力機(jī)擠壓螺栓的兩端，使螺栓的桿部縮短，得到縮桿部分3，縮桿加工時(shí)首、尾件必須做材料特性試驗(yàn)檢查，檢測(cè)冷擠壓加工后的桿部是否有裂紋和折疊等缺陷，壓力機(jī)的沖頭部分采用th66材料制作；
步驟七、熱處理：將螺栓加熱至670℃，在此溫度下保持5.4h，之后在空氣中自然冷卻，經(jīng)過(guò)熱處理后的螺栓hrc≥44，晶粒度＜5；
步驟八、噴砂：利用噴砂處理去除螺栓表面的氧化皮；
步驟九、精加工：按要求的尺寸規(guī)格，對(duì)螺栓進(jìn)行精細(xì)加工，使其尺寸符合要求；
步驟十、塞磨：磨螺栓的桿部，使其尺寸符合要求，得到光桿部分2；
步驟十一、滾制螺紋：采用高頻加熱器對(duì)需要滾壓螺紋的部位加溫，然后滾制螺紋，得到螺紋部分4；
步驟十二、滾r：滾制螺栓頭部分1與光桿部份2結(jié)合處圓弧r；
步驟十三、檢查：檢測(cè)螺栓各部分的尺寸公差為±0.002mm；
步驟十四、探傷：對(duì)螺栓進(jìn)行滲透檢查，剔除有裂紋和夾雜的螺栓；
步驟十五、表面處理：清洗螺栓表面。
對(duì)比例
采用現(xiàn)有的高溫合金螺栓加工工藝進(jìn)行加工，包括以下步驟：
1）用冷鐓機(jī)將原料冷鐓成形，使螺栓本體的角部飽滿一致；2）用攻絲機(jī)在螺栓本體上加工出外螺紋，形成螺栓；3）將螺栓放入到高溫入內(nèi)，入爐溫度控制在500℃以下，然后以每小時(shí)升溫50-100℃的速率升溫至800攝氏度，并保持3-4小時(shí)；4）自然冷卻2-3小時(shí)。
試驗(yàn)：
分別采用實(shí)施例1和對(duì)比例的方法各加工50個(gè)螺栓，然后測(cè)試每個(gè)螺栓的尺寸要求和強(qiáng)度要求是否合格，統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)如下：
表1
由表1的數(shù)據(jù)可知，本申請(qǐng)的加工工藝（實(shí)施例1）能滿足所要求的強(qiáng)度，其在強(qiáng)度方面的合格率達(dá)100%，并且產(chǎn)品的尺寸一致性非常好，尺寸的合格率達(dá)到了98%。而現(xiàn)有技術(shù)的加工工藝（對(duì)比例），在產(chǎn)品的尺寸和強(qiáng)度上都明顯比本申請(qǐng)更低。